Россия
В статье представлены результаты многолетних исследований (2015–2021 гг.) по восстановлению и сохранению плодородного слоя нарушенных тундровых почв в Норильском промышленном районе (НПР). В процессе исследований разработана усовершенствованная технология по воспроизводству и сохранению почвенного плодородия в условиях Енисейского Севера и подобраны компоненты грунтосмеси, которые оптимально подходят для замены утраченного продуктивного слоя почвы на нарушенных участках.
грунтосмеси, нарушенная почва, плодородие, технология, удобрения, растения, рекультивация
Актуальность. Проблема нарушенности почвенно-растительного покрова в Норильском промышленном районе является масштабной и требует безотлагательного решения [1–3]. Главной причиной этого процесса является активная деятельность промышленных предприятий. В ходе освоения месторождений полезных ископаемых, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов, нефтескважин, хвостохранилищ и т.д. неизбежно происходит разрушение тундровых ландшафтов, уничтожение основных компонентов природных комплексов фитоценозов и почв. Факторами, оказывающими негативное воздействие на устойчивость структуры почвенного и растительного покрова являются: атмосферное загрязнение (выбросы вредных веществ, в зависимости от технологических процессов в промышленном производстве), сточные воды, содержащие смесь промышленных и бытовых отходов, техногенные аварии, происходящие на промышленных объектах (одна из крупнейших утечек нефтепродуктов в субарктической зоне (район Норильска) произошла в 2020 году) [4–6]. По мере увеличения уровня промышленного загрязнения происходят структурно-функциональные перестройки природных экосистем [7]. При систематических техногенных нагрузках наблюдается изменение биологического разнообразия фитоценозов. Типичными последствиями таких воздействий являются: возникновение эрозии почвы, повышенное содержание тяжелых металлов в почве и растениях [8–10], потеря в них органических веществ и гумуса – всё это приводит к нарушению нормального функционирования северных экосистем. Следовательно, восстановление плодородного слоя нарушенных тундровых почв находится в зоне приоритетных задач по охране окружающей среды НПР.
Обсуждение результатов. За последние годы специалистами Научно-исследовательского института сельского хозяйства и экологии Арктики (НИИСХ и ЭА) по направлению «Земледелие» проводились исследования в области восстановления техногенно нарушенных тундровых земель. Применялись различные приемы обработки почвы [11], подбирались компоненты грунтосмесей [12, 13], апробировались различные виды растений и определялись необходимые дозы минеральных удобрений [14–16].
Наилучшие результаты показала разработанная усовершенствованная технология по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия с эффективным использованием природного потенциала агроландшафтов и производства заданного количества и качества сельскохозяйственной продукции в условиях Енисейского Севера [17].
Суть технологии заключается в цикле принципиально важных мероприятий:
1 Научно обоснованная система обработки тундровых почв:
Дискование, фрезерование, боронование – дискование проводится на глубину 12–15 см, с последующим фрезерованием почвы на глубину 8–12 см и боронованием до 5 см.
Предпосевное внесение минеральных удобрений – комплексное минеральное удобрение азофоска в дозе N60P60К60.
Послепосевная обработка почвы – обязательное прикатывание посевов.
2 Подбор посевного материала. Среди исследованного ассортимента растений-рекультивантов наилучшие результаты по приживаемости, скорости формирования дернины, продуктивности, зимостойкости показали многолетние злаковые травы. Из низовых: мятлик луговой (Poa pratensis) и овсяница красная (Festuca rubra); из верховых: кострец безостый (Bromus inermis) и пырейник сибирский (Elimus sibiricus). Лучшей признана травосмесь из многолетних низовых злаковых трав мятлик луговой (Poa pratensis) и овсяница красная (Festuca rubra) в соотношении 50:50. Данные растения позволяют быстро получить на восстанавливаемых землях растительный покров с устойчивой дерниной, предотвращающий эрозионные процессы в почве.
3 Подготовка посевного материала (предпосевная обработка семян). Перед посевом семена трав обрабатываются микробиологическим препаратом «ЭМ–1 Байкал». Время выдержки в растворе 40 мин., затем высушивание до состояния сыпучести.
4 Посев многолетних злаковых трав – механизированный. На крутых склоновых участках и в местах с неровным рельефом, где доступ техники затруднён, посев производится вручную. Посевной материал (травосмесь Poa pratensis и Festuca rubra) с нормой высева 100 кг/га для северных территорий.
5 Уход за посевами. Уход за посевами проводят в течение 3 лет. В весенний период необходимо проводить ежегодную подкормку минеральными удобрениями и лункование участков для задержания влаги.
Данная усовершенствованная технология призвана решить проблему восстановления нарушенных земель, увеличить продуктивность пастбищ и луговых формаций в 2–3 раза (рис.1).
Рисунок 1 – Опытный участок с применением усовершенствованной технологии
Для ускоренного восстановления плодородного слоя почвы были разработаны наиболее оптимальные компоненты грунтосмесей [12], необходимые для замены на нарушенных участках в НПР.
Основой грунтосмеси в условиях Енисейского Севера могут служить местные типы почв, заготовленные при изъятии грунтов в районах строительства, закладки магистральных трубопроводов, карьеров и с других промышленных объектов; нейтрализованный верховой торф, песок, с добавлением перегнивших опилок и шлама. Для обогащения грунтосмеси легкодоступными питательными веществами необходимо вносить комплексное минеральное удобрение в дозе N60P60K60 [12, 13].
При проведении испытания компонентов грунтосмесей с целью определения наиболее результативных вариантов, осуществлялся посев луговых трав, и учитывалась продуктивность растений.
Лучшие по гранулометрическому составу и продуктивности травостоя варианты:
Вариант №1 – почва + торф + песок – (плотность травостоя – 8800 шт./м2с урожайностью 13 ц/га на данном варианте);
Вариант №2 – почва + торф + опилки – (плотность травостоя – 10500 шт./м2с урожайностью 15 ц/га на данном варианте);
Вариант №3 – почва + торф + шлам – (плотность травостоя – 10500 шт./м2с урожайностью 15 ц/га на данном варианте).
Данные варианты грунтосмесей обладают наиболее рыхлой и пористой структурой, что характерно для среднесуглинистых почв НПР, это способствовует активному росту растений и получению высокой продуктивности в тундровой зоне (рис.2).
Рисунок 2 – Опытный участок с целью выявления оптимального варианта грунтосмеси
Созданные грунтосмеси просты в приготовлении благодаря использованию доступного природного сырья (торф), отходов деревообработки (опилки), отходов горнорудного производства (шлам). Их применение обеспечит решение комплексных экологических проблем [12].
Заключение. Полученные результаты могут быть применены для улучшения качества проведения рекультивации на территории НПР и осуществления мер по снижению деградации почвы. Это позволит обеспечить надежное восстановление и сохранение почвы, а также создать оптимальные условия для ускоренного развития растительного покрова.
В целях широкомасштабного восстановления экосистем арктических зон необходимо объединение усилий государства, промышленных, экологических и научных организаций, которые позволят обеспечить устойчивое развитие региона и сохранение его природных ландшафтов.
1. Чупрова И.Л. Оптимизация техногенных ландшафтов Крайнего Севера (Норильский промышленный район, п-ов Таймыр): автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра биол. наук: 03.00.16 / Петрозаводск, 2006. 55 с. EDN: https://elibrary.ru/NNZGHF
2. Власова Т.М. Аэротехногенное воздействие на растительный покров оленьих пастбищ Таймыра // Ресурсы, экология и рациональное использование диких северных оленей в СССР: сб. трудов / Новосибирск, 1990. С. 63–74. EDN: https://elibrary.ru/VTBPBH
3. Вараксин Г.С., Кузнецова Г.В., Евграфова С.Ю., Шапченкова О.А. Опыт биологической рекультивации техногенных ландшафтов в Норильском промышленном районе // Сибирский экологический журнал. 2014. № 6. С. 1039–1047. EDN: https://elibrary.ru/TAKBWR
4. Самый грязный город в Арктике. [Электронный ресурс]: – URL: file:///C:/Users/Konstantin/Downloads/Самый%20грязный%20город%20в%20Арктике / (дата обращения 17.01.2024)
5. В МЧС майский разлив дизельного топлива в Норильске назвали самым масштабным на планете. [Электронный ресурс]: – URL: https://news.rambler.ru/ecology/45496462-v-mchsmayskiy-razliv-dizelnogo-topliva-v-norilske-nazvalisamym-masshtabnym-na-planete/ (дата обращения 24.12.2023)
6. Яковлев А.С., Плеханова И.О., Кудряшов С.В., Аймалетдинов Р.А. Оценка и нормирование экологического состояния почв в зоне деятельности предприятий металлургической компании «Норильский никель» // Почвоведение. 2008. – № 6. С. 737–750. EDN: https://elibrary.ru/IMQOIV
7. Пахарькова И.В. Проблемы экологической оптимизации техногенно преобразованных территорий Севера // II Международ. экологическая конференция: Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере / Норильск, 2011. С. 32–35.
8. Краткий итоговый отчет. Биоразнообразие в районах проведения работ по договору, в зоне воздействия объектов Компании «Норникель» и за ее пределами: основные результаты, выводы и рекомендации 2022 [Электронный ресурс]: URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=170538453=ru&langi-2022 (дата обращения 11.12.2023).
9. Исследование почвенно-экологического состояния пойм Норильского промышленного района: отчет о НИР: 14–30 / НИИСХ и ЭА ФКНЦ СО РАН. Норильск, 2022. 43 с.
10. Кудряшов С.В. Оценка и нормирование экологического состояния почв Норильского промышленного района [Красноярский край]: автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. биол. наук: 03.00.27 / М., 2010. 24 с. EDN: https://elibrary.ru/QGSMFR
11. Сариев А.Х., Чербакова Н.Н., Терентьева Н.Ю. Влияние обработки почв и минеральных удобрений на продуктивность тундровых почв Енисейского Севера // Сб-к науч. трудов по материалам Международной научной экологической конференции, посвященной Году науки и технологий: Проблемы трансформации естественных ландшафтов в результате антропогенной деятельности и пути их решения / Краснодар, 2021. С. 588–593. EDN: https://elibrary.ru/KBSWVH
12. Сариев А.Х., Чербакова Н.Н., Терентьева Н.Ю. Применение биогрунтов на нарушенных землях Норильского промышленного района // Научный вестник Арктики. 2021. № 10. С. 47–51. DOI: https://doi.org/10.52978/25421220_2021_10_47; EDN: https://elibrary.ru/LHHUNF
13. Дербенев К.В., Федина Е.В. Исследование биогрунтов в условиях Крайнего Севера // Сб-к науч. трудов по материалам IV Международной научной - практической конференции TERRAАРТИКА –2018: Биологические ресурсы и рациональное природопользование / Норильск, 2018. С. 26–27.
14. Сариев А.Х., Чербакова Н.Н., Терентьева Н.Ю. Восстановление почвенно-растительного покрова нарушенных тундровых земель // Вестник КрасГАУ. 2021. № 7 (172). С. 73–81. DOI: https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-7-73-81; EDN: https://elibrary.ru/RJNHWX
15. Сариев А.Х. Изучение многолетних злаковых трав в тундровой зоне Енисейского Севера при биологической рекультивации нарушенных земель // Сб-к науч. трудов: Биологические ресурсы Крайнего Севера: изучение и использование / ГНУ НИИСХ Крайнего Севера РАСХН. СПб.: ГУАП, 2010. С. 208–221. EDN: https://elibrary.ru/VCLFFF
16. Сариев А.Х., Очиколова Н.Н. Искусственные луговые фитоценозы в системе восстановления растительно-почвенного покрова тундровых земель Енисейского Севера // Вестник КрасГау. 2017. № 12 (135). С. 195–203. EDN: https://elibrary.ru/YNHJCK
17. Сариев А.Х., Чербакова Н.Н., Терентьева Н.Ю., Белоносова Г.В. Усовершенствованная технология по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия, эффективному использованию природного потенциала агроландшафтов и производству заданного количества и качества сельскохозяйственной продукции в условиях Енисейского Севера: методические рекомендации. Норильск, 2020. 29 с. EDN: https://elibrary.ru/KLJIXH
